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• Author, Pallab Ghosh
• Role, BBC News

• Há 35 minutos

Todas as forças que experimentamos todos os dias podem ser reduzidas a apenas quatro categorias: gravidade, eletromagnetismo, força nuclear forte e força nuclear fraca.

Essas quatro forças fundamentais governam como todos os objetos e partículas do Universo interagem uns com os outros.

As descobertas foram feitas em uma instalação de acelerador de partículas dos EUA chamada Fermilab.

Eles se baseiam nos resultados anunciados em 2021, nos quais a equipe do Fermilab sugeriu pela primeira vez a possibilidade de uma quinta força da natureza.

Desde então, a equipe de pesquisa reuniu mais dados e reduziu a incerteza de suas medições por um fator de dois, de acordo com Brendan Casey, cientista sênior do Fermilab.

“Estamos realmente explorando um novo território. Estamos determinando as (medidas) com uma precisão melhor do que nunca.”

Em um experimento com o nome “g menos dois (g-2)”, os pesquisadores aceleram as partículas subatômicas chamadas múons em torno de um anel de 15 metros de diâmetro, onde circulam cerca de 1.000 vezes quase à velocidade da luz.

Os pesquisadores descobriram que essas partículas podem estar se comportando de uma maneira que não pode ser explicada pela teoria atual, chamada de Modelo Padrão, por causa da influência de uma “nova força” da natureza.

Embora as evidências sejam fortes, a equipe do Fermilab ainda não obteve provas conclusivas.

Eles esperavam consegui-las agora, mas as incertezas sobre o modelo padrão da quantidade de oscilação em múons aumentaram devido aos desenvolvimentos na física teórica.

Em essência, é como se as traves de um gol tivessem sido movidas para os físicos experimentais.

Os pesquisadores acreditam que terão os dados de que precisam e que a incerteza teórica terá diminuído o suficiente em dois anos para que alcancem seu objetivo.

Dito isso, uma equipe rival, do Large Hadron Collider (LHC), na Europa, espera chegar a esses resultados primeiro.

O cientista Mitesh Patel, do Imperial College, de Londres, está entre os físicos do LHC que estão tentando encontrar falhas no Modelo Padrão.

Ele disse à BBC News que encontrar resultados experimentais em desacordo com o modelo padrão seria um dos maiores avanços da física.

“Medir o comportamento que não concorda com as previsões do Modelo Padrão é o Santo Graal para a física de partículas. Seria o gatilho para uma revolução em nossa compreensão, porque o modelo resistiu a todos os testes experimentais por mais de 50 anos”, diz o cientista.

O Fermilab diz que seu próximo conjunto de resultados será “o confronto final” entre teoria e experimento que pode revelar novas partículas ou forças.

Então, o que é o Modelo Padrão e por que obter um resultado experimental que não se encaixa em suas previsões é tão importante?

Tudo no mundo ao nosso redor é feito de átomos – que por sua vez são feitos de partículas ainda menores. Estas interagem para criar as quatro forças da natureza: eletricidade e magnetismo (eletromagnetismo), duas forças nucleares e gravidade.

Seu comportamento é previsto pelo modelo padrão, e por 50 anos ele previu seu comportamento perfeitamente, sem nenhum erro.

Os múons são semelhantes aos elétrons que orbitam os átomos e são responsáveis ​​pelas correntes elétricas, mas são cerca de 200 vezes mais massivos.

No experimento, eles foram feitos para oscilar, usando poderosos ímãs supercondutores.

Os resultados mostraram que os múons oscilaram mais rápido do que o modelo padrão previa. O professor Graziano Venanzoni, da Universidade de Liverpool, que é um dos principais pesquisadores do projeto, disse à BBC News que isso pode ser causado por uma nova força desconhecida.

“Achamos que pode existir outra força, algo que não conhecemos agora. É algo diferente, que chamamos de ‘quinta força’. É algo diferente, algo que ainda não sabemos, mas deve ser importante, porque diz algo novo sobre o Universo”, explica

Se confirmado, isso representaria sem dúvida um dos maiores avanços científicos nos últimos 100 anos, desde as teorias da relatividade de Albert Einstein. Isso ocorre porque uma quinta força e quaisquer partículas associadas a ela não fazem parte do Modelo Padrão da física de partículas.

Os pesquisadores sabem que existe o que eles descrevem como “física além do Modelo Padrão” por aí, porque a teoria atual não pode explicar muitas coisas que os astrônomos observam no espaço.

Isso inclui o fato de que as galáxias continuam a acelerar após o Big Bang que criou o Universo, em vez de desacelerar a expansão. Os cientistas dizem que a aceleração está sendo impulsionada por uma força desconhecida, chamada energia escura.

As galáxias também estão girando mais rápido do que deveriam, de acordo com nossa compreensão de quanta matéria existe nelas. Os pesquisadores acreditam que isso acontece por causa de partículas invisíveis chamadas de matéria escura, que novamente não fazem parte do Modelo Padrão.

Os resultados foram publicados no Journal Physical Review Letters.